湖北省松宜礦區滑坡穩定性分析評價

黃 林, 陳 敏, 曹 勁, 彭 慧

(1.湖北省地質局 水文地質工程地質大隊,湖北 荊州 434020； 2.湖北省地質局 第七地質大隊,湖北 宜昌 443100；3.湖北省地質環境總站,湖北 武漢 430034)

湖北省松宜礦區滑坡穩定性分析評價

黃 林1, 陳 敏2, 曹 勁1, 彭 慧3

(1.湖北省地質局 水文地質工程地質大隊,湖北 荊州 434020； 2.湖北省地質局 第七地質大隊,湖北 宜昌 443100；3.湖北省地質環境總站,湖北 武漢 430034)

湖北省松宜礦區滑坡近期活動較頻繁,若發生整體滑移,將對滑坡區居民、道路等造成極大危害。通過對該滑坡形成的地質環境與基本特征的勘查,對其穩定性進行分析評價,并提出“抗滑支擋+地表排水”等相應的防治措施。

滑坡；變形特征；穩定性評價；防治措施

松宜礦區滑坡位于湖北省宜都市松木坪鎮廟河村8組,于2013年4月23日發生變形,在暴雨作用下有發生整體下滑的可能?；氯羰Х€將直接對223縣道造成嚴重破壞,對滑坡區居民生命財產造成嚴重危害,因此掌握滑坡穩定性現狀及發展趨勢,提出防治措施建議,制定合理的防治方案,對于保護滑坡危及范圍內的人民生命財產安全至關重要。

1 滑坡基本特征[1]

1.1 滑坡形態特征

松宜礦區滑坡地處鄂西山區東部邊緣向江漢平原過渡地帶,地貌類型為低山丘陵區?；掳l育于一近南北向山脊東側，由D2+3石英砂巖構成的斜交順向坡段,滑坡區地貌總體表現為溝脊相夾的“椅”狀低洼緩坡地形,與兩側較為順直的原始斜坡形態結構特征迥然不同?；缕矫娉蚀榛?見圖1),滑體斜長240 m,橫寬120～140 m,滑體厚8～25 m,均厚18 m,面積3.12×104m2,體積56.16×104m3,為一中型土質滑坡,滑坡主滑方向為102°。

北側邊界大致沿一斷續相連的山脊南側坡腳展布,南側邊界總體沿一近東西向沖溝北側溝坡延伸,前緣外突延伸高程滑坡形態較為清晰,邊界明顯,滑坡后緣高程458 m,發育多條與主滑方向近似垂直的地表裂縫,其兩側與山脊相接處形成坡度60°、高10～15 m的基巖陡坎,395 m的公路切坡陡坎?；驴v向上呈陡緩相間折線型,總體坡度約20°～25°,高程435～450 m段形成寬緩的滑坡平臺,為當地居民集中居住區,平臺前緣為坡度40°～50°的陡坡,雨季易發生坍滑變形破壞。受人工建房筑路影響,分別于高程412～418 m及405～408 m形成高2～5 m的陡坎(見圖2)?；w厚度在空間上變化較大,縱向上具有中上部厚度大,前、后緣相對較薄的特點,在橫向上滑體自南向北厚度逐漸增大。

滑坡后緣呈陡坡與基巖山體相接,前緣及兩側邊界外圍均見有大面積泥盆系中上統(D2+3)紫紅色石英砂巖分布,巖體節理裂隙發育,主要見有三組:①走向50°,直立,微張開1～2 mm,可見延伸長0.5 m,8條/m；②走向160°,直立,閉合狀,可見延伸長0.5 m,3條/m；③320°∠75°,可見延伸長1.0 m,2條/m。①、②組裂隙互切,局部陡坡段巖體完整性較差。

1.2 滑坡物質組成及結構特征

松宜礦區滑坡滑體0～11 m之間為碎石土,土石比4∶6,碎石成分為石英砂巖,粒徑多在1～5 cm之間。11 m以下為碎塊石土,土石比6∶4,碎石成分為白云質灰巖和石英砂巖,其中碎石含量約占40%,粒徑為1～5 cm,塊石占60%,塊徑為8～15 cm,呈次棱角狀。

根據前、后緣巖土性狀及破壞特征,結合鉆孔資料分析,該滑坡滑帶滑移擠壓特征不明顯。據鉆孔揭露,滑坡中上部深度10.8～11 m處存在厚度約0.2 m含角礫粉質粘土軟弱夾層,其下部巖土界面處也見有少量含角礫粉質粘土分布?；w中碎石土結構松散,透水層性強,粉質粘土及滑床石英砂巖為相對阻水層,由于巖土體結構性狀及其水文地質特征的差異性,導致巖性突變帶附近地下水富集徑流,粉質粘土遇水軟化,力學強度降低,易形成潛在滑帶。

圖1 松宜礦區滑坡平面圖Fig.1 Plane graph of landslide in Songyi mine district1.變形體；2.滑坡體；3.建筑物變形；4.地面裂縫；5.鉆孔編號；6.探槽；7.地層代號；8.巖土地層分界線；9.勘探線；10.滲水帶。

圖2 松宜礦區滑坡剖面圖Fig.3 Profile of landslide in Songyi mine district1.第四系殘坡積層；2.第四系滑坡堆積層；3.泥盆系中上統；4.碎塊石土；5.碎石土；6.石英砂巖；7.巖土接觸面；8.軟弱夾層；9.裂縫；10.巖層產狀；11.探槽； 12.鉆孔編號。

滑床巖性為泥盆系中上統(D2+3)紫紅色石英砂巖,巖性堅硬、致密,產狀125°∠15°,與坡面形成斜交順向坡。

1.3 滑坡水文地質特征

根據含水介質特征、地下水露頭性質分析,滑坡區地下水主要為松散土體孔隙水(上層滯水)。含水介質由滑坡堆積體的粉質粘土夾碎石、塊石土組成,厚度較大,為強透水層。據鉆孔揭露,在11 m處存在粉質粘土夾層,為滑體內相對隔水層,地下水運移至此受阻形成上層滯水。地下水的來源有兩處:①大氣降雨,滑坡區總體為低洼緩坡地形,有利于大氣降雨入滲后形成地下徑流,地下水遇到粉質粘土后因其相對隔水而沿粉質粘土層運移,形成地下水位；②沖溝內地表水的入滲,礦山距滑坡區不到1 km,且高程遠大于滑坡區,礦洞內流出的水通過地下涵洞流入滑坡區右側沖溝內,其內僅在底端修有一段排水溝,因此地表水在沖溝上部徑流時,會有水體持續入滲滑坡體內,于滑坡區公路內側切坡陡坎底部排泄形成多處滲水點,在連日未降雨的情況下仍然有0.5 L/s的總流量,雨后流量變大。

1.4 滑坡變形特征

松宜礦區滑坡變形主要分布在滑坡體前緣及后緣處,其中滑坡后緣的變形最為嚴重,主要變形特征表現為地面拉裂縫及局部坍滑:滑坡后緣因滑坡的變形而使得地面及房屋出現大規模拉裂縫,裂縫與主滑方向近似垂直。滑坡中上部以蠕動坍滑為主,據調查訪問,變形主要自223縣道拓寬切坡后開始,每次下雨后則出現小規模的坍滑,經過不斷的變形積累,形成現階段的規模。

1.4.1 地表裂縫

2013年4月23日,在強降雨的作用下,于滑坡后緣442～448 m高程一帶發育4條地表裂縫,裂縫發育方向與主滑方向近似垂直,寬2～10 cm,長度一般2～5 m,長者達10 m。

1.4.2 坍滑

滑坡區內共有2處較為明顯的坍滑體,坍滑方向主要受坡向控制,與滑坡主滑方向大體一致,較小的方量約70 m3,較大的方量約5 000 m3。坍滑受4月23日強降雨的影響,降水持續入滲使土體飽和,同時坡體底部對223縣道進行了拓寬,修路切坡形成高3～5 m的陡坎,由于降水入滲和卸荷作用,而產生坍滑。

2 控制和影響滑坡穩定性的主要因素

根據滑坡發育特征和變形特點分析判斷,控制滑坡穩定性的主要因素有地形地貌、地層巖性和滑坡結構、水文地質條件等內在因素,及大氣降雨與人類工程活動等外部因素。

(1) 滑坡發育于一近南北向展布的山脊東側斜交順向坡段,并被兩條東西向小山脊夾于其中,滑坡整體處于一凹地形之中,且縱向坡體形成多級陡坎,下部具備良好的滑移臨空條件。

(2) 滑坡處于平行發育的兩條近南北向的小斷層之間,下伏基巖為泥盆系中上統(D2+3)石英砂巖,巖性堅硬,抗風化能力強,但受構造影響,出露的基巖節理裂隙發育,巖體完整性較差,風化強烈。

(3) 滑坡體物質結構較為松散,其透水性較好,有利于水流的入滲與局部匯集。另外11 m處為薄層粉質粘土含角礫,粉質粘土起阻水作用,同時遇水易軟化,力學強度降低,易產生變形破壞。

(4) 滑坡區特殊的巖土結構導致滑坡體透水性強,根據地形地貌和巖土結構配置關系分析,滑坡區具有地下水集中匯聚徑流的環境地質條件,較為豐富的地下水在一定程度上會降低滑坡不同區段巖土體強度,從而增加滑坡變形失穩的可能性。

(5) 大氣降雨對于滑坡的穩定性也是一個十分不利的因素。降雨后,特別是連續的暴雨后,由于降雨入滲,滑坡體內地下水位迅速升高,致使滑坡體內孔隙水壓力隨之升高,滑坡土體由于飽水而使重度及坡體荷載增加,同時降水入滲還使巖土體飽水后力學強度降低,不利于滑坡的穩定。該滑坡整體處于凹地形之中,后緣地形十分有利于地表水向滑坡區匯集。同時滑坡右側沖溝內的水也存在向滑坡體內滲漏的情況。滑坡區近來變形多集中發生于汛期雨季,表明大氣降雨引發的水流沖刷和地表水下滲是滑坡失穩變形的主要誘發因素之一。

(6) 人類工程活動對滑坡區地質環境的破壞影響,主要表現為223縣道的拓寬工程。滑坡天然坡體較陡,尤其滑坡中上部,平均坡度達50°,切坡修路使中上部坡體坡腳失去原有支撐,及原有的平衡狀態,下部產生臨空面,對坡體穩定性極為不利。

3 滑坡穩定性評價

3.1 計算模型、工況和參數

根據實測剖面、鉆孔及地質測繪資料選取具有代表性的Ⅰ-Ⅰ′剖面進行滑坡的穩定性分析,并根據滑坡剖面地形條件和滑帶變化特點進行剖分(見圖3),選用傳遞系數法[2]定量計算滑坡穩定性?？紤]到滑坡中部因223縣道拓寬在高程416 m一帶形成的高陡邊坡,存在沿高陡邊坡底部產生局部剪切變形破壞的可能,因此在進行整體穩定性計算的同時,對滑坡中上部進行局部穩定性計算。

圖3 兩條計算剖面關系圖Fig.3 Relation graph of two calculated profiles

根據滑坡目前穩定狀態,結合所處的地質構造部位,在不考慮地震因素的情況下取以下兩種計算工況[2-3]:

①工況1 自重+地下水(天然)；

②工況2 自重+10年一遇暴雨+地下水(暴雨)。

根據勘查試驗成果資料及綜合分析統計來確定各巖土體物理力學參數,碎石土與碎塊石土(滑體)在天然狀態下土體重度為19.0 kN/m3,飽和狀態下平均重度為19.6 kN/m3?；瑤烈驇r性不同,采用不同的參數:①整體(碎塊石土)天然C=12 kPa,φ=23°;飽和C=10 kPa,φ=20°。②局部(粉質粘土含角礫)天然C=17 kPa,φ=13.5°；飽和C=16 kPa,φ=12°。

3.2 穩定性計算結果分析

計算結果見表1。

表1 滑坡穩定性計算結果表Table 1 Calculation results of landslide stability

(1) 滑坡Ⅰ-Ⅰ′剖面整體和局部在天然狀態下(工況1),穩定系數較高,處于穩定狀態。

(2) 在暴雨狀態下(工況2),滑坡整體穩定性系數為1.244,仍處于穩定狀態。而局部穩定性系數為1.039,處于欠穩定狀態,其安全裕度不高。

由上述分析可知,松宜礦區滑坡目前整體在天然狀態及暴雨狀態下均處于穩定狀態,可排除滑坡整體失穩的可能性；局部在天然狀態下穩定,在暴雨狀態下滑坡體上部為欠穩定,存在沿高程416 m處高陡邊坡剪出的可能。

3.3 滑坡穩定現狀及發展趨勢

滑坡近期變形明顯,后緣拉裂導致房屋損毀及公路破損,中部也產生了較大面積的坍滑。隨著人類工程活動對坡體的干擾以及大氣降雨對滑體的影響,該滑坡會繼續產生變形,當后緣的裂縫變形加劇,滑坡中部因坡體改造而使坡腳受到破壞時,滑坡有局部剪出的可能。

4 結論

(1) 松宜礦區滑坡近期變形明顯,且變形受地形地貌、巖土體結構、水文地質條件、大氣降雨及人類工程活動控制影響,變形主要發生于雨季,多分布于高陡邊坡或地形變化較大的、人類工程活動較為強烈的區段,大氣降雨入滲是引發變形破壞的主要動力因素之一。

(2) 滑坡穩定性計算成果與滑坡變形特征及宏觀地質分析結論基本吻合,滑坡整體處于穩定狀態,一般情況下整體失穩可能性較小,但在長時間暴雨等特殊工況下,存在中上部坡體沿高陡邊坡剪出產生局部變形破壞的可能性,將對附近居民的生命財產安全及交通電力通訊設施構成嚴重威脅。建議針對滑坡結構及變形特征與穩定性影響因素,采用抗滑支擋、地表排水等工程措施進行綜合治理,同時對切坡形成的陡坎進行相應支護,避免局部的坍滑而影響治理工程的防治效果。

[1] 陶海川,黃林.湖北省宜都市松宜五七干?；驴辈閳蟾鎇R].武漢:湖北省地質環境總站,2013.

[2] DZ/T0219—2006滑坡防治工程勘查規范[S].北京:中國標準出版社,2006.

[3] 工程地質手冊編寫委員會.工程地質手冊[S].北京:中國建筑工業出版社,2007.

(責任編輯：于繼紅)

Analysis and Evaluation on Landslide Stability in Songyi Mine District

HUANG Lin1, CHEN Min2, CAO Jin1, PENG Hui3
(1.HubeiInstituteofHydrogeologyandEngineeringGeology,Jingzhou,Hubei434020; 2.SeventhGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Yichang,Hubei443100; 3.HubeiGeologicalEnvironmentStation,Wuhan,Hubei430034)

The activity of landslides is very serious and frequent in Songyi mine district,intergral slip will cause great harm to resisent. Through the exploration of geological environment of the landslide and its basic characteristics,the paper analyzes the stability of landslide and puts forward the corresponding prevention measures.

landslide;deformation characteristics;stability evaluation;prevention measure

2014-05-16；改回日期：2014-08-25

黃林(1982-)，男，助理工程師，土木工程專業，從事水工環地質工作。E-mail:564589515@qq.com

P642.22

A

1671-1211(2015)01-0040-05

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20141224.0952.009.html 數字出版日期:2014-12-24 09:52